对硝基苯胺的合成实验装置图

❶ 化工、食品、印染企业废水中最有效的降低COD方法

·水污染防治·��
微电解-催化氧化-SBR法处理染料废水试验研究
Testing Study on Electrolysis-Catalytic Oxidation-SBR Process� for Treating Dyeing Wastewater��
李川（南京林业大学森林资源与环境学院南京210037）�
夏洁（美国奥克拉何玛州劳顿市工程部）��
摘要对微电解-催化氧化-SBR法处理染料废水进行了实验研究。通过探讨体系的最佳条件，得出结果。用微电解-催化氧化-SBR法处理染料水，其COD��Cr�和色度的去除率都达到90%以上，排放水的COD��Cr�值小于200mg/L，色度小于100，达到国家二级排放标准（pH6~9，色度为100，COD��Cr�为200）。�
关键词微电解法催化氧化SBR法染料废水色度CODcr��
AbstractResearch on electrolysis-catalytic oxidation-SBR process to treat dyeing wastewater were concted.
Treatment effectiveness under optimal conditions were analyzed and results were discussed.With the
electrolysis-catalytic oxidation-SBR process,the study showed approximately 90% removal rate for both
chroma and COD��Cr�.After the treatment,with less than 200mg/L in COD��Cr� and less than 100
in chroma,the effluent reached national second discharge level.�
Key wordsElectrolysis ProcessCatalytic OxidationSBR ProcessDyeing WastewaterChromaCOD��Cr�
1前言
染料在纺织厂、染化厂和造纸厂中广泛使用。目前，投放市场的染料全世界多达3万多种，每年排放到环境中的染料就高达60多万吨��〔1〕�。合成的染料因其结构复杂、品种繁多、化学稳定性高而生物可降解性低，且多数还有三致作用，从而成为重要的环境污染物��〔2〕�。目前国内外常用的处理方法有物理化学法和生物法。国内对染料化工废水的处理一般采用传统的二级生物处理法，废水经二级处理后，虽然能改善出水水质，但其对色度和难降解有机物的去除效果甚差；发达国家处理染料化工废水时常用三级处理法，即在常规生物处理之后再进行活性碳的吸附处理。三级处理虽然能有效的去除染料化工废水中的有机物和色度，但处理费用十分昂贵，难以在我国普遍应用。本试验对这一难题进行了探讨，希望找到适合我国国情的治理染料废水的方法。��
2试验方法与装置
2.1试验设计
本试验采用微电解、催化氧化和生物处理法相串联的工艺处理染料化工废水。�
微电解是利用Fe+C构成原电池来处理废水的��〔4〕�；催化氧化是以特定的氧化剂在催化剂的作用下，通过化学反应而达到处理的目的；SBR法，即序批式活性污泥法亦称厌氧——好氧间歇式活性污泥法，是通过好氧、缺氧交替进行的污水处理工艺��〔5〕�。�
2.2废水水质与特点�
试验废水全部取自于镇江市某化工厂。该厂以生产染料及中间体为主，主要产品有邻氨基苯甲醚、2-氨基，4-硝基甲苯、间硝基苯甲酸、2-硝基，4-甲基苯胺、对硝基苯胺等产品。该厂在生产过程中排出大量废水，COD��Cr�值为5600mg/L，BOD�5为358mg/L，色度在800左右，pH为2~3。废水BOD�5/COD��Cr�值为0.064，可生化性很差。�
2.3工艺流程
该厂废水经两级物化后进入生化阶段，主要流程见图1。�
图1微电解-催化氧化-SBR法处理染料废水工艺流程

该工艺预处理池主要是去除焦油及部分悬浮物；调节匀质池进行液位控制；中和反应池中加入石灰中和，调节pH值；中间水池起到缓冲的作用。��
3废水处理工艺
3.1微电解
试验对一些影响测试结果的因素，诸如停留时间，pH，铁碳比，染料废水初始色度，活性炭活化等分别进行了具体研究，研究发现降低pH值，延长停留时间，适宜的铁碳比，活性炭表面的活化都有利于进一步提高脱色率。于是选择一个最佳条件组合（停留时间为20min,pH值为1，铁碳比为7，活性炭经活化）来进行重复实验，观察色度去除情况，见表1。��
表1综合实验结果�
次数进水色度（倍）出水色度（倍）脱色率/%

18005593
28004095
38005094
48004594
58005094
平均值8004894�
表1结果表明，综合实验效果很好，且重复性好。微电解法对色度有很好的去除率，但对COD的去除率却不理想，无论条件如何改变，其COD去除率一般为30%~40%，BOD�5/CODcr=358/3650=0.10，可生化性较差，仍不能直接进入生物处理阶段，故必须进行进一步物化，以去除COD。�
3.2催化氧化�
催化氧化是以特定的氧化剂在催化剂的作用下，通过化学反应使废水中呈溶解状态的无机物质和有机物质氧化成微毒、无毒的物质，或转化成容易与水分离的形态，从而达到处理的目的。本实验使用的氧化剂是ClO�2，催化剂是氧化镍。�
为了探索催化氧化的最佳试验条件，以出水的COD��Cr�作为指标，按L�9（3�4）正交表进行正交试验，列表2��〔6〕�。��
表2正交水平因素�
水平ClO�2加入量（A）pH（B）曝气量（C）反时间应（D）
K�10.170.2L/h1h
K�20.540.4L/h2h
K�3110.6L/h3h
按正交表的条件进行实验，用极差分析来分析结果，发现pH值为主要因素，其次为ClO�2的加入量，再次曝气量，而反应时间的影响较小。�
根据实验选定pH为1，ClO�2加入量为�0.5%，�曝气量为0.6L/h，反应时间为1h，做五次重复实验，所得结果见表3。�
表3重现性实验结果�
次数12345平均值
COD��Cr�/mg·L��-1�858877864881874871
经处理后废水CDO��Cr�为871mg/L，去除率为76%，BOD�5/COD��Cr�=0.41，废水的可生化性明显上升，可利用生化手段来进行最终的处理。3.3SBR法�
经物化处理后的废水在集水池内混合，经匀质后，由泵提升至SBR反应池。SBR反应池是废水处理的主体构筑物。�
按正交表L�9（3�4）设了四个因素，三个水平。现设pH、温度、曝气、周期，四因素的三个水平分别K�1、K�2、K�3，列表4。��
表4正交水平因素�
水平pH（A）温度（B）曝气（C）周期（D）
K�14.018℃0.02L/min8h
K�25.019℃0.03L/min10h
K�36.020℃0.04L/min12h
用正交实验法发现温度是影响SBR法处理效果的一个重要因素，其次是pH值、曝气、周期��〔5〕�。选定pH为5，温度为20℃，COD��Cr�负荷4.05kg/m�3·d、曝气0.03L/min时，反应时间为12h，做五次重复实验，见表5。��
表5重现性实验结果�
次数进水COD��Cr�出水COD��Cr�COD��Cr�去除率/%
187213485
286016581
388218379
487415682
586714483
平均值87115682
由表5可见，经SBR法处理后废水COD��Cr�为156mg/L，去除率为82%。��
4结论
（1）微电解技术可以有效的去除染料废水的色度（去除率达94%以上）。降低pH值，延长停留时间，适宜的铁碳比，活性炭表面的活化都有利于进一步提高脱色率，但条件的选择应结合工程实际。�
（2）催化氧化可大幅度降低COD��Cr�值，去除率达76%，且废水的可生化性提高，有利于后续的生化反应。反应时的pH值、加药量、曝气量、反应时间都是影响处理效果的因素，其重要性依次降低。�
（3）SBR工艺简单易行，有效去除COD��Cr�，使废水达国家二级标准排放。温度是影响SBR法处理效果的一个重要因素，其次是pH值、曝气、周期。�
（4）用微电解-催化氧化-SBR流程处理染料废水，其COD��Cr�和色度的去除率都达到90%以上，排放水的COD��Cr�值小于200mg/L，色度小于100，达到国家二级排放标准。

❷ 如何制作安全漂亮的实验装置

安全漂亮化学实验：

1、铁棒与硫酸铜

原理：将除锈处理后的铁棒放入硫酸铜溶液中，铁单质比铜更加活泼，置换出来的铜形成漂亮的松散沉淀。

溶液原本是蓝色的（水合铜离子颜色），随着反应进行，蓝色逐渐变淡。

铜离子本身并没有蓝色，无水硫酸铜是白色粉末。水溶液中蓝色的是六水合铜离子。

2、暗之柱

原理：黑咖啡可不会变成这东西。杯中是对硝基苯胺和浓硫酸的混合物，加热后发生非常复杂的反应——事实上，我们还不完全清楚反应的详细过程。最后得到的黑色泡沫物原子比例为C6H3N1.5S0.15O1.3，几乎肯定是对硝基苯胺交联后的多聚物。整个反应有时被称为“爆炸式聚合”。膨胀成这么大这么长是反应生成二氧化碳等气体的功劳。

这个反应是70年代NASA研究者发现的，他们当时考虑过把它用作灭火剂——因为生成的黑色泡沫状物非常稳定，隔热性能也极好。

3、锌火

原理：这种液体是二乙基锌。它是一种极易燃烧的有机锌化合物，接触氧气便自燃。真正的二乙基锌如此图所示是蓝色火焰，但是网上流传最广的视频/动图来自2008年诺丁汉大学，他们拍到了黄色的火焰——照他们自己的说法，这是钠污染所致。

二乙基锌于1848年发现，是第一个有机锌化合物。它在有机合成中的应用极其广泛，也曾被早期火箭研究者用作液体燃料。

4、滴水生火

过氧化钠和水反应产生氧气并放出大量的热，使白磷着火生成大量的五氧化二磷白烟。

操作：在600毫升烧杯的底部铺一层细砂，砂上放一个蒸发皿。取2克过氧化钠放在蒸发皿内，再用镊子夹取2块黄豆大小的白磷，用滤纸吸去水分后放在过氧化钠上。用滴管向过氧化钠滴1～2滴水，白磷便立即燃烧起来，产生浓浓的白烟．

5、液中星火

高锰酸钾和浓硫酸接触会产生氧化性很强的七氧化二锰，同时放出热量。七氧化二锰分解出氧气，使液中的酒精燃烧。但由于氧气的量较少，只能发出点点火花，而不能使酒精连续燃烧。

操作：取一个大试管，向试管里注入5毫升酒精，再沿着试管壁慢慢地加入5毫升浓硫酸，不要振荡试管。把试管垂直固定在铁架台上。这时，试管里的液体分为两层，上层为酒精，下层为浓硫酸。用药匙取一些高锰酸钾晶体，慢慢撒入试管，晶体渐渐落到两液交界处。不久，在交界处就会发出闪闪的火花。如果在黑暗的地方进行，火花就显得格外明亮。

注意事项：高锰酸钾的用量不可过多，否则，反应太剧烈，试管里的液体会冲出来。

6、冰块着火

水和钾反应剧烈，使生成的氢气燃烧。氢气的燃烧使电石和水反应生成的乙炔着火。燃烧所产生的热进一步使冰融化成水，水和电石作用不断地产生乙炔，因此火焰就越烧越旺，直到电石消耗完，火焰才渐渐熄灭。

操作：取一大块冰放在大瓷盘里，在冰上挖一个浅坑，放入一小块电石和一小块钾。然后向浅坑里滴几滴水，立即冒出一团烈火和浓烟，好像冰块着火似的。